[发明专利]一种Co-Sb复合硬碳材料及其制备方法、负极极片和应用

说明书

本发明涉及电池负极材料技术领域，具体而言，涉及Co‑Sb复合硬碳材料及其制备方法、负极极片和应用。该方法先将Co源、Sb源结合，得到Co‑Sb材料，再以Co‑Sb材料为核的基础上，沉积包覆有机碳，最后碳化得到Co‑Sb复合硬碳材料，该方法简单、易于实现，将具有电催化作用的Co元素与Sb复合，再复合碳材料，有利于负极材料产生优异的电化学性能。该材料作为负极材料，可改善负极材料容量有限的问题，提升其可逆容量，同时其在充放电循环过程中仍具有优异的稳定性和较好的快充快放能力，提升电池的整体电性能。

技术领域

本发明涉及电池负极材料技术领域，具体而言，涉及Co-Sb复合硬碳材料及其制备方法、负极极片和应用。

背景技术

硬碳作为电池负极材料，其循环稳定性较为优异，但是其理论比容量有限，因此对于进一步提升电池能量密度带来了巨大的挑战。相比于硬碳负极材料，合金类负极材料具有理论比容量高的显著优势，其包括P、Sn、Sb、Pb、Bi基材料，其涉及领域较广，可以提升的空间巨大，但是此类负极材料由于充放电过程中体积膨胀较大，其循环稳定性较差，同时P、Sn类合金材料合成条件较为苛刻，Pb属于重金属，在实际运用中对人体有不利影响，Bi基材料在此类材料中理论比容量较低。因此开发高容量、优异快充快放、优异循环稳定性的Sb基材料具有一定的发展前景。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种Co-Sb复合硬碳材料的制备方法，该方法先将Co源、Sb源结合，得到Co-Sb材料，再以Co-Sb材料为核的基础上，沉积包覆有机碳，最后碳化得到Co-Sb复合硬碳材料，该方法简单、易于实现，将具有电催化作用的Co元素与Sb复合，再复合碳材料，有利于负极材料产生优异的电化学性能。

本发明的第二目的在于提供一种Co-Sb复合硬碳材料，该材料作为负极材料，可改善负极材料容量有限的问题，提升其可逆容量，同时其在充放电循环过程中仍具有优异的稳定性和较好的快充快放能力。

本发明的第三目的在于提供一种包括如上所述Co-Sb复合硬碳材料负极片，该负极片可以用于动力电池，包括但不限于锂离子电池和钠离子电池，可以整体提升电池的电化学性能。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种Co-Sb复合硬碳材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)将Co源、Sb源和络合剂混合、搅拌，得到Co-Sb的前驱体，干燥、煅烧所述前驱体，得到Co-Sb材料；

(b)在所述Co-Sb材料的分散液中加入表面活性剂、pH调节剂、酚类化合物和甲醛溶液，搅拌进行反应，然后将固体部分清洗、干燥、煅烧得到Co-Sb复合硬碳材料；所述酚类化合物包括邻苯二酚和/或间苯二酚。

优选地，在步骤(a)中，所述Co源包括氯化钴、溴化钴、硝酸钴、乙酸钴、碳酸钴、氢氧化钴和氧化钴中的至少一种。

优选地，在步骤(a)中，所述Sb源包括氯化锑和/或乙酸锑。

优选地，在步骤(a)中，所述Co源与所述Sb源的质量比为1:4～6。

优选地，在步骤(a)中，所述络合剂包括氢氧化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、氟化铵、乙二胺四乙酸、乙二胺、甲胺和二甲胺中的至少一种。

优选地，在步骤(a)中，所述干燥的温度为180～220℃。

优选地，在步骤(a)中，所述干燥的时间8～10h。

优选地，在步骤(a)中，所述煅烧的温度为600～800℃。

优选地，在步骤(a)中，所述煅烧的时间为6～8h。

优选地，所述煅烧的升温速率为5～8℃/min。